基于工况传递路径分析的缝纫式订标机振动研究

发布时间：2017-06-15 10:12

  本文关键词：基于工况传递路径分析的缝纫式订标机振动研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：现代工业的不断发展对包装机械的工作平稳性和安全性提出了更高的要求。目前国内的缝纫式订标机在振动控制方面存在着明显的不足。为了理清订标机振动现象的形成机理,本文基于工况传递路径分析方法(Operational Transfer Path Analysis,OPA或OPTA)对订标机振动信号进行了测试与分析,结合模态分析、动力学仿真等分析手段对订标机的振动机理进行研究,在提升订标机振动控制性能方面具有较大的参考价值。首先对订标机的机械系统及其振动特性作了初步探究,为后续对机械系统的工况传递路径分析打下了基础。对订标机的机械系统进行了介绍,并分析了主要运动机构对机械系统可能存在的激励方式。为研究机架对订标机机械系统振动的影响,结合有限元仿真和测试的方法对订标机机架进行了模态分析。模态分析结果表明,机架结构第一阶固有频率在121Hz,机架结构不易引起机械系统的整体共振。对整机25个测点振动信号的频谱分析表明,电机转速360r/min工况下各测点的振动加速度峰值集中在电机转频6Hz及其倍频附近,反映出机械系统内部存在运动部件的周期性激励;而对各测点振动速度有效值的分析确定了测点A2的X方向以及测点A21的Z方向的振动较剧烈,且测点位置具有一定的典型性,被作为OPA模型的系统输出作进一步研究。对OPA理论作了介绍,并阐明了其不足之处以及现有的改进方法。结合订标机振源输入信号互相耦合严重的特点,对工况传递路径分析方法作了两方面改进:引入了偏相干理论改进的重相干分析方法,使改进后的重相干分析方法适用于订标机传递路径遗漏问题的检验;引入了一种利用频响函数矩阵去除输入信号相关性的处理方法。分别以目标点A2的X方向、A21的Z方向振动作为系统输出,建立了OPA(A)、OPA(B)两个OPA模型。利用改进后的重相干分析法对两个模型进行检验,发现测点1、2、3的X、Z方向所组成的六输入模型在0-50Hz范围内能够较准确地描述订标机的真实系统;对系统输入点的工况数据进行了去相关处理,经对比发现,去相关处理后的OPA模型与真实系统之间的误差得到了降低。对OPA(A)、OPA(B)两个模型进行了分析,分析结果表明:对于OPA(A)模型,激励源为缝线机构的路径1X因路径输入振幅及传递率都较大,在各主要频率处对目标点A2的X方向振动的有效贡献量最大;对于OPA(B)模型,激励源为电机的路径2Z对A21点Z方向的振动贡献最大。基于分析结果,分别从减少振动输入和降低传递率两个角度探讨了减少目标振动输出的方法。最后,基于ADAMS对缝线机构的动力学性能进行了仿真分析,通过替换轻质材料及优化凸轮轮廓的方法对结构进行了改善,仿真结果表明,两种方法能够在一定程度上减少机构对订标机机械系统的激励载荷。课题的创新点在于:将OPA方法应用于订标机的振动研究,并结合模态分析、动力学仿真等分析手段,使对订标机振动现象形成机理的分析更加全面、准确,能够为订标机的结构优化提供实际的工程参考价值;引入偏相干理论改进的重相干系数检验方法,以及工况数据去相关技术,对工况传递路径分析方法进行了改进。
【关键词】：机械振动 信号测试 工况传递路径 重相干 模态分析
【学位授予单位】：江南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB486
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第一章 绪论9-14
• 1.1 课题背景与意义9
• 1.2 机械振动9-11
• 1.2.1 振动基础9-10
• 1.2.2 机械系统振动问题常用研究方法10-11
• 1.3 传递路径分析及其研究现状11-12
• 1.3.1 传递路径分析11
• 1.3.2 传递路径分析方法研究现状11-12
• 1.4 主要研究内容12-13
• 1.5 本章小结13-14
• 第二章 订标机机械系统及振动特性14-35
• 2.1 订标机机械系统14-20
• 2.2 订标机机架的模态分析20-27
• 2.2.1 模态分析理论20-21
• 2.2.2 缝纫式订标机机架有限元模态分析21-23
• 2.2.3 缝纫式订标机试验模态分析23-26
• 2.2.4 模态测试结果分析26-27
• 2.3 整机振动信号测试及分析27-33
• 2.3.1 振动测试基础27-28
• 2.3.2 信号分析基础28-29
• 2.3.3 振动信号测试方案29-31
• 2.3.4 测试信号分析31-33
• 2.4 本章小节33-35
• 第三章 工况传递路径分析及其改进方法35-49
• 3.1 工况传递路径分析35-39
• 3.1.1 传统传递路径分析方法35-37
• 3.1.2 工况传递路径分析37-38
• 3.1.3 工况传递路径分析方法现有改进方法38-39
• 3.2 改进的重相干分析方法39-43
• 3.2.1 相干理论概述39-42
• 3.2.2 基于偏相干理论的重相干函数42-43
• 3.3 输入信号耦合问题的改善方法43-48
• 3.3.1 OPA输入信号现有去相关方法43-44
• 3.3.2 基于频响函数矩阵的OPA输入去相关方法44-48
• 3.4 本章小结48-49
• 第四章 工况传递路径分析模型的建立及检验49-65
• 4.1 OPA模型的建立及路径遗漏检验49-57
• 4.1.1 订标机OPA模型的建立49-51
• 4.1.2 订标机OPA模型的路径遗漏检验方案51
• 4.1.3 OPA（A）模型建立及路径遗漏检验51-55
• 4.1.4 OPA（B）模型建立及路径遗漏检验55-57
• 4.2 工况数据去相关处理57-60
• 4.2.1 频响函数矩阵的构建57-58
• 4.2.2 工况数据的采集58-59
• 4.2.3 工况数据去相关结果59-60
• 4.3 工况数据的OPA分析结果验证60-63
• 4.4 本章小结63-65
• 第五章 基于OPA方法的订标机振动分析65-82
• 5.1 OPA（A）模型分析结果65-70
• 5.1.1 目标点A2各阶次振动幅值分析65-66
• 5.1.2 OPA（A）模型各路径传递率66-67
• 5.1.3 OPA（A）模型各路径贡献量67-70
• 5.2 OPA（B）模型分析结果70-73
• 5.2.1 目标点A21各阶次振动幅值分析70-71
• 5.2.2 OPA（B）模型各路径传递率71-72
• 5.2.3 OPA（B）模型各路径贡献量72-73
• 5.3 OPA模型分析结论73-75
• 5.3.1 OPA（A）模型74
• 5.3.2 OPA（B）模型74
• 5.3.3 综合分析74-75
• 5.4 缝线机构的结构优化75-81
• 5.4.1 缝线机构原机构ADAMS建模及动力学仿真76-77
• 5.4.2 缝线机构的优化设计77-81
• 5.5 本章小结81-82
• 第六章 总结与展望82-84
• 6.1 主要结论82-83
• 6.2 创新点83
• 6.3 不足与展望83-84
• 致谢84-85
• 参考文献85-88
• 附录A: 作者在攻读硕士学位期间发表的论文88-89
• 附录B: 第二章部分试验结果89-92
• 附录C: 第五章部分仿真结果92-93

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